2015/7/1

微小ビーム ID-BL: BL32XU

平行ビーム ID-BL: BL44XU

理化学研究所

大阪大学蛋白質研究所

電子データストレージ
・大容量: 270 TB・オンライン解析・データベース連携

・リモート/メールイン測定
・測定代行(有償)@BL38B1
・異常分散測定・自動化・ルーチン解析
・安定な偏向電磁石光源
・顕微分光測定/湿度調整
2010/07/09
理研, JASRI, 台湾BLなど

大強度ビーム ID-BL: BL41XU• 高強度 (4 x 1013 ph/s @ 2 x 20 μm)• 原子分解能解析 (λ ~ 0.5 Å, ID 3rd H)• 高難度結晶の簡便測定対応

成果
専有

創薬等
PF
○

メールイン

測定
代行

BL41XU

80%

JASRI/１年○

BL38B180%

JASRI/１年

○

○

○

理研

BL26B180%

JASRI/１年○○○○

BL26B220%

JASRI/１年

○

○

○

○

BL32XU

20%

JASRI/１年○○

阪大

BL44XU

50%

阪大/年度

NSSRC

BL12B250%NSSRC/２年○

JASRI共用課題: 1年間有効
JASRI共用枠先着順利用制度の導入

JASRI

若手研究者支援～萌芽的研究支援課題

課題応募状況

課題申請先/有効期間

JASRI
共用高速ネットワーク
遠隔操作実験一般利用

5©RIKEN/JASRI

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自動化 BM-BL: BL26B1/2,BL38B1, BL12B2

ビームラインとユーザーアクセス• 低発散角 < 1 mrad
• 巨大格子結晶・高難度結晶対応 > 500 Å• 超分子複合体解析

・マイクロビーム (6 x 1010 ph/s @ 1 μm)・微小結晶・高難度結晶対応 < 1 ~ 10 μm・微小焦点形成光学系
・微小試料ハンドリング【目的】 将来の放射光研究を担う人材の育成を図る【対象】 課題実施時に在籍中の大学院生＋課題申請時に博士前期（修士）課程に在籍中の大学院生（注：博士前期（修士）課程入学予定者は不可）【支援】 実施費用のサポート
1) SPring-8への旅費（国内交通費・宿泊費）
本人と共同研究者1名分の旅費支給
2) 消耗品実費負担の免除（定額10,560円 / シフト+従量分）【特典】 SPring-8萌芽的研究アワードへの応募【実施例】

バキュロウィルス／昆虫細胞タンパク発現系
バキュロウイルス発現系より精製した製品あるいはバキュロウイルスメンブ
レンは、その製法上、組み換え型バキュロウイルスの残存が否定できないため、カルタヘナ法該当製品として取り扱うこととしています。(某社サイト)
ある民間企業において生じた遺伝子組み換え生物等の不適切な使用等に対して厳重注意
文科省の考え方

遺伝子組換えバキュロウイルスを含む可能性がある試薬を用いる場合、法令に基づきＰ１レベルの拡散防止措置が必要であり、その廃棄に当たっては不活化処理を行う必要がある。

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耐熱性酵素の動的挙動と反応性にせまる
高温高分解能結晶構造解析にむけて
ADPRase活性中心における親水性アミノ酸残基の酸解離特性の調査
タンパク質の折り畳みに関与するヒト由来分子シャペロンPrefoldinのX線結晶構造解析

バキュロウイルス発現系で作製した試料の扱い

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2015/7/1

ビームライン周辺機器
ポリマーコートと湿度調整ガス吹付けで室温で安定に結晶を保持

BL41XU内側室
低温室
BL38XU内側室
微小結晶観察システム
サンプルチェンジャー用試料マウント装置 (SPACE)
Fine needle キャピラリマウント装置＋ガス加圧装置
UV光源 Molecular dimensions X-taLight100
要問合せ：
深紫外レーザー加工装置
調湿気流装置
溶媒レスマウント
準備中：
結晶化ロボット、プレート観察装置

実験ハッチを区画された立ち入り制限区域として表示を行う.
入退室扉にはビニールカーテン、ケーブルダクト等にはアルミ箔等の詰め物を設置し、外部からの昆虫等の侵入を防ぐ.
試料のマウント操作等は実験ハッチ内でカーテンを閉めた状態で実施する.
汚染防止のため実験中は手元に75％エタノールやキムタオル、オートクレーブバッグ等を用意しておく.

回折分解能の改善

Keyence デジタルマイクロスコープ VHX-2000

抗凍結処理を排除
動的変化誘導HAG法
結晶性を損なわない
クライオ凍結 (RsbQ)
動的構造変化の誘導(Small G-protein)

成果非専有利用

成果専有利用

（成果発表義務）
一般課題
無償
成果公開優先利用課題
131,000円／シフト

一般課題（通常利用）
消耗品費実費負担 定額分：
480,000円／シフト
10,560円／シフト
時期指定利用／測定代行 消耗品費実費負担従量分：
180,000円／2時間
必要に応じて使用した消耗品費を算定

すべての課題※1シフト=8時間

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BL38B1内側室

超高速画像連結機能
ステージ移動と撮影を繰り返し、短時間で広範囲の自動連結が可能
縦20000ピクセル×横20000ピクセル

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3軸（X・Y・Z）電動制御による超簡単操作
ジョイスティックによるXY電動ステージ制御
レンズ・倍率自動認識機能

ご使用の顕微鏡に装着して使用することができます。本体もしくはソフトウェアから可視光源とUV光を切り替えることができます。
顕微鏡の光学系を使用できるため、従来の顕微鏡観察と変わらない扱いやすさです。
UV光の波長特性と照射強度を段階的に調整することが可能です。
UV光と白色光を混合し観察像を最適化できます。
UVには水銀ランプを、白色光にはハロゲンランプを使用しています。
UV-RIPにも使用可。

回折能の改善(PS II): 梅名(大阪市大)ら

成果専有利用の利便性向上

X-taLight（クリスタライト）100は蛋白結晶化実験において、対象となる結晶のトリプトファンの蛍光特性を利用し、蛋白結晶か塩かを判定するために用いるUV光源です。既存の顕微鏡に接続し光源として活用できるため、非常に手軽にUV光観察を行うことができます。

ハイダイナミックレンジ（HDR）機能
シャッタースピードを変更しながら異なる明るさの画像を複数枚取得し高階調のデータを持った画像作成

Glycerol添加

Relative humidity (%)
湿度による結晶同形性の制御

Molecular Dimensions
X-taLight 100 顕微鏡用UV光源ユニット

観えなかった物が観える 超解像観察
波長の短い青色光を用いた超高解像度画像を取得
従来の解像度を最大25％向上させた「超解像観察」(HEW Lysozyme)同形性の制御10

2015B期から実験ハッチの立ち入り制限区域化を準備中

室温測定・クライオ測定対応可

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実験責任者は事前に遺伝子組み換え生物を用いた実験を行うための申請を行う. 原則として安全マニュアルに則って実験を行う.

c-axis (Å)

ビームラインのP1実験環境整備2

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遠隔地からユーザーの意のままに測定が可能
専用ソフトウェアで実現
・関東以東の遠隔地ユーザーが主に利用
利用実績: 理研(横浜,和光),東大,東工大,京大,鳥取大・安全教育をe-learning化中（取扱等業務従事者; 来所の必要なしに）ビームライン

ユーザーラボ

成果専有利用・商用測定代行サービス
成果非専有利用・共同研究ベース
・信頼性の高いデータ測定: 複数の製薬企業の利用実績
・未経験者にも利用しやすいシステム: 初心者でも構造解析に成功

ユーザーラボ

①試料送付

ビームライン①試料送付

ドライシッパー接続サーバー

ドライシッパー②実験条件送信

操作権限管理ユニット

利用者(Webアクセス)

利用者

実験課題データベース③専用ソフトで遠隔実験

高精度高効率結晶回折測定のためのBM-BLの高度化(BL38B1)

ビームライン担当者による測定

制御サーバー③測定

RDBMS(PostgreSQL)⑤データ
ダウンロード試料情報のアップロード④測定結果アップロード
Web Server(Apache)

双方向情報交換
SPACE@Lab.

④データ
ダウンロードSPACE

短波長測定環境の整備@BL41XU

BL38B1
Bending Magnet
0.18 x 0.09
9.3 x 10^10 (@ 1.0 Å)
5.7 x 10^12 (@ 1.0 Å)

1.9 x 10^11 (@ 1.0 Å)
1.2 x 10^13 (@ 1.0 Å)

Beamsize (H x V) (mm)Photon flux (photons/sec)
Flux density (photons/sec/mm^2)

BL-5A
Multipole Wiggler
0.20 x 0.15
8.6 x 10^11 (@ 1.0 Å)
2.7 x 10^13 (@ 1.0 Å)

AR-NW12AUndulator
0.20 x 0.17
3.9 x 10^11 (@ 1.0 Å)
1.1 x 10^13 (@ 1.0 Å)

集光方法

Minimize the setup of low
energy mode

Compound Refractive Lens

2.5E+14

Low energy mode

Make use of the experimental hutch 1
Experimental hutch2

Optics hutch•• Monochromator Si(111)

Undulator 3rd harmonics

Partial flux (photons/s)

Beam size (H x V) (mm)Photon flux (photons/sec)
Flux density (photons/sec/mm^2)

光学系および回折実験環境

High energy mode: energy range 20~35 keV

2.0E+14試料交換ロボット
SPACE

SPACE@Lab.

②試料セットアップウェブサーバー

測定ソフトウェア
BSS

スケジュールの獲得

RDBMS(PostgreSQL)【背景】
タンパク質結晶の回折測定において、BM-BLはFluxが不足するケースもみられる。BL38B1では、ミラー集光系の最適化などFlux Densityの向上を進めてきたが、BM-BLの利用拡大にはさらなる高輝度化が喫緊の課題である。
【目標】
分光器の改造により高輝度化を実施し、最大3倍のFluxを実現する。この技術は、他のBM-BLへの水平展開も期待できる。また、合わせて測定装置の高度化により上述の試料への対応と測定時間の短縮を目指す。

Experimental hutch 1
Vacuumunit

30keV

2.8 x 10^11 (@ 0.8 Å)
1.7 x 10^13 (@ 0.8 Å)

70mm

35m
m

25keV
20keV

Slit

高輝度化後の性能

Without beam shaping (2015)

1st harmonics
1.5E+141.0E+141405_00_A0(KIT, Germany)

Motivation• Ultra-high resolution datacollection (<0.8Å)

High energy mode

35m

45m

40m

Optics setting

3rd harmonics
ID

5th harmonics

FE slit

DCM

CMOS(Shimizu, unpublished)

102030

Energy (keV)4050• Determination of which has anabsorption edges in this range

Spectrum obtained by SPring-8 standard undulator
calculated using SPECTRA*(* Tanaka & Kitamura, J. Synchrotron Rad. (2001)

X-ray1m(Takeda et al, 2010)

0.0E+000m

28.9m

35.9m

43.8m

60µm(H)×40µm(V)CRL (2015)

HV50µm×50µm (2015)

30µm×30µm (2011)

Sketch of the vertically focusing elements oflens plate layout

30µm×30µm (2015)

44.8m

Distance from light source•••

HVSample(0.3mm×0.3mm)

50µm×50µm (2011)

55m
Cryocooler

Slit CRL

5.0E+13050m

Undulator 3rd harmonics
Monochromator Si(111)Compound refractive lens for focusing

Microscope

1020mmVacuum chamber(Slit, Attenuator, Shuter)

Experimental setup for high energy experiment

Sample

CRL

Vacuum chamber

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高エネルギー対応の検出器～CMOS FLAT PANEL

次期計画～SPring-8-II

Increase thickness of phosphor to improve sensitivity
X-rayPhosphor

CMOS sensor
801.070

CsI 300mm

600.6CsI
150mm

0.4

Gd2O2S 40mm
MX225HELight(phosphor)
0.2electron(photo diode)4030
200.051015202530

Energy [keV]Electric signal

C10158DK-11(X)
300µm

10Si 450mm
PILATUS3 6M
0C10158DK-11
150µm

50

Absorption by phosphor/sensor material

00.25

0.35

0.45
0.55
Resolution (Å-1)

0.65

0.75

Rmeas vs Resolution plot
(Processed with HKL2000)

Comparison of data collated atwavelength of 0.35 ÅThicker phosphor significantly improve the data quality

SPring-8-II Conceptual design report
2014.11より

22

X-ray

Rmeas (%)

Pixel

Absorption

0.84